Стійка та нестійка рівновага твердого тіла. Т. Види рівноваги
































Назад вперед

Увага! Попередній перегляд слайдів використовується виключно для ознайомлення та може не давати уявлення про всі можливості презентації. Якщо вас зацікавила дана робота, будь ласка, завантажте повну версію.

Цілі уроку:Вивчити стан рівноваги тіл, познайомитися з різними видамирівноваги; з'ясувати умови, у яких тіло перебуває у рівновазі.

Завдання уроку:

  • Навчальні:Вивчити дві умови рівноваги, види рівноваги (стійка, нестійка, байдужа). З'ясувати, за яких умов тіла стійкіші.
  • Розвиваючі:Сприяти розвитку пізнавального інтересу до фізики. Розвиток навичок порівнювати, узагальнювати, виділяти головне, робити висновки.
  • Виховні:Виховувати увагу, вміння висловлювати свою точку зору та відстоювати її, розвивати комунікативні здібності учнів.

Тип уроку:урок вивчення нового матеріалу із комп'ютерною підтримкою.

Обладнання:

  1. Диск «Робота та потужність» з «Електронних уроків та тестів.
  2. Таблиця "Умови рівноваги".
  3. Призма, що нахиляється зі схилом.
  4. Геометричні тіла: циліндр, куб, конус і т.д.
  5. Комп'ютер, мультимедіапроектор, Інтерактивна дошкаабо екран.
  6. презентація.

Хід уроку

Сьогодні на уроці ми дізнаємось, чому підйомний кран не падає, чому іграшка «Ванька-встанька» завжди повертається у вихідний стан, чому Пізанська вежа не падає?

I. Повторення та актуалізація знань.

  1. Сформулювати перший закон Ньютона. Про який стан йдеться у законі?
  2. На яке питання відповідає другий закон Ньютона? Формула та формулювання.
  3. На яке питання відповідає третій закон Ньютона? Формула та формулювання.
  4. Що називається рівнодіючою силою? Як вона?
  5. З диска «Рух та взаємодія тіл» виконати завдання № 9 «Равнодіюча сил з різними напрямками» (правило додавання векторів (2, 3 вправи)).

ІІ. Вивчення нового матеріалу.

1. Що називається рівновагою?

Рівнавага – це стан спокою.

2. Умови рівноваги.(слайд 2)

а) Коли тіло перебуває у спокої? З якого закону це випливає?

Перша умова рівноваги:Тіло перебуває у рівновазі, якщо геометрична сума зовнішніх сил, прикладених до тіла, дорівнює нулю. ∑F = 0

б) Нехай на дошку діють дві рівні сили, як показано на малюнку.

Чи перебуватиме вона в рівновазі? (Ні, вона повертатиметься)

У спокої знаходиться лише центральна точка, а решта рухається. Значить, щоб тіло перебував у рівновазі, необхідно, щоб сума всіх сил, що діють на кожен елемент дорівнювала 0.

Друга умова рівноваги:Сума моментів сил, що діють за годинниковою стрілкою, повинна дорівнювати сумі моментів сил, що діють проти годинникової стрілки.

∑ M за годинниковою = ∑ M проти годинникової

Момент сили: M = F L

L – плече сили – найкоротша відстань від точки опори до лінії дії сили.

3. Центр тяжкості тіла та його знаходження.(слайд 4)

Центр тяжкості тіла- Це точка, через яку проходить рівнодіюча всіх паралельних сил тяжіння, що діють на окремі елементи тіла (за будь-якого положення тіла в просторі).

Знайти центр тяжкості наступних фігур:

4. Види рівноваги.

а) (слайди 5–8)



Висновок:Рівновага стійка, якщо при малому відхиленні від положення рівноваги є сила, яка прагне повернути його в це положення.

Стійким є те положення, в якому його потенційна енергія мінімальна. (слайд 9)

б) Стійкість тіл, що знаходяться на точці опори або лінії опори.(слайди 10–17)

Висновок:Для стійкості тіла, що знаходиться на одній точці або лінії опори, необхідно, щоб центр ваги знаходився нижче точки (лінії) опори.

в) Стійкість тіл, що знаходяться на плоскій поверхні.

(Слайд 18)

1) Поверхня опори- це не завжди поверхня, яка стикається з тілом (а та, яка обмежена лініями, що з'єднують ніжки столу, триноги)

2) Розбір слайду з «Електронних уроків та тестів», диск «Робота та потужність», урок «Види рівноваги».

Малюнок 1.

  1. Чим відрізняються табуретки? (площею опори)
  2. Яка їх більш стійка? (З більшою площею)
  3. Чим відрізняються табуретки? (Розташуванням центру тяжіння)
  4. Яка їх найбільш стійка? (У який центр тяжіння нижче)
  5. Чому? (Т.к. її можна відхилити на більший кут без перекидання)

3) Досвід із призмою, що відхиляється

  1. Поставимо на дошку призму зі схилом і почнемо її поступово піднімати за один край. Що ми бачимо?
  2. Поки лінія схилу перетинає поверхню, обмежену опорою, рівновага зберігається. Але як тільки вертикаль, що проходить через центр ваги, почне виходити за межі поверхні опори, етажерка перекидається.

Розбір слайдів 19–22.

Висновки:

  1. Стійке те тіло, у якого площа опори більша.
  2. З двох тіл однакової площі стійке тіло, у якого центр тяжіння розташований нижче, т.к. його можна відхилити без перекидання на великий кут.

Розбір слайдів 23-25.

Які кораблі є найбільш стійкими? Чому? (У яких вантаж розташований у трюмах, а не на палубі)

Які автомобілі найстійкіші? Чому? (Щоб збільшити стійкість машин на поворотах, полотно дороги нахиляють у бік повороту.)

Висновки:Рівнавага може бути стійким, нестійким, байдужим. Стійкість тіл тим більша, чим більша площа опори і нижчий центр тяжіння.

ІІІ. Застосування знань про стійкість тел.

  1. Яким спеціальностям найбільш потрібні знання про рівновагу тіл?
  2. Проектувальникам та конструкторам різних споруд (висотних будівель, мостів, телевізійних веж тощо)
  3. Цирковим артистам.
  4. Водіям та іншим фахівцям.

(слайди 28–30)

  1. Чому «Ванька-встанька» повертається в положення рівноваги за будь-якого нахилу іграшки?
  2. Чому Пізанська вежа стоїть під нахилом та не падає?
  3. Яким чином зберігають рівновагу велосипедисти та мотоциклісти?

Висновки з уроку:

  1. Існує три види рівноваги: ​​стійка, нестійка, байдужа.
  2. Сталий стан тіла, в якому його потенційна енергія мінімальна.
  3. Стійкість тіл на плоскій поверхні тим більша, чим більша площа опори і нижчий центр ваги.

Домашнє завдання: § 54 – 56 (Г.Я. Мякішев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотський)

Використані джерела та література:

  1. Г.Я. Мякішев, Б.Б. Буховцев, Н.Н.Сотський.фізика. 10 клас.
  2. Діафільм «Стійкість» 1976 (відсканований мною на плівковому сканері).
  3. Диск «Рух та взаємодія тіл» з «Електронних уроків та тестів».
  4. Диск «Робота та потужність» з «Електронних уроків та тестів».

Ринкову рівновагу називають стійкою, якщо при відхиленні від рівноважного стану в дію вступають ринкові сили, що відновлюють його. В іншому випадку рівновага нестійка.

Щоб перевірити, чи ситуація, представлена ​​на рис. 4.7, стійкій рівновазі, припустимо, що ціна підвищилася з Р 0 до P 1. У результаті над ринком утворюється надлишок у вигляді Q2 – Q1. З приводу того, що станеться за цим, існують дві версії: Л. Вальраса і А. Маршалла.

На думку Л. Вальраса, за надлишку виникає конкуренція між продавцями. Для залучення покупців вони почнуть знижувати ціну. У міру зменшення ціни обсяг попиту зростатиме, а обсяг пропозиції скорочуватиметься доти, доки не відновиться початкова рівновага. У разі відхилення ціни вниз від свого рівноважного значення попит перевищуватиме пропозицію. Між покупцями розпочнеться конкуренція

Мал. 4.7.Відновлення рівноваги. Тиск: 1 - По Маршаллу; 2 – за Вальрасом

за дефіцитний товар Вони пропонуватимуть продавцям вищу ціну, що дозволить збільшити пропозицію. Так продовжуватиметься до повернення ціни до рівноважного рівня Р0. Отже, по Вальрас комбінація Р0, Q0 представляє стійку ринкову рівновагу.

Інакше міркував А. Маршалл. Коли обсяг пропозиції менше рівноважного значення, тоді ціна попиту перевищує ціну пропозиції. Фірми отримують прибуток, який стимулює розширення виробництва, і обсяг пропозиції зростатиме, доки не досягне рівноважного значення. У разі перевищення рівноважного обсягу пропозиції ціна попиту виявиться нижчою за ціну пропозиції. У такій ситуації підприємці зазнають збитків, що призведе до скорочення виробництва до рівноважного беззбиткового обсягу. Отже, і по Маршаллу точка перетину кривих попиту та пропозиції на рис. 4.7 представляє стійку ринкову рівновагу.

За версією Л. Вальраса, за умов дефіциту активною стороною ринку є покупці, а умовах надлишку – продавці. На думку А. Маршалла, домінантною силою у формуванні ринкової кон'юнктури завжди є підприємці.

Однак два розглянуті варіанти діагностики стійкості ринкової рівноваги призводять до однакового результату лише у випадках позитивного нахилу кривої пропозиції та негативного – кривої попиту. Коли це не так, тоді діагноз стійкості рівноважних станів ринку за Вальрасом та Маршаллом не збігаються. Чотири варіанти таких станів показано на рис. 4.8.

Мал. 4.8.

Ситуації представлені на рис. 4.8 а, в,можливі в умовах зростання ефекту від масштабу, коли виробники можуть знижувати ціну пропозиції в міру збільшення випуску. Позитивний нахил кривої попиту ситуаціях, показаних на рис. 4.8, б, г може відображати парадокс Гіффена або ефект сноба.

За Вальрас галузеве рівновагу, представлене на рис. 4.8, а, б,є нестійким. Якщо ціна підніметься до Р 1, то ринку виникне дефіцит: QD > QS. У таких умовах конкуренція покупців викликає подальше підвищення ціни. Якщо вартість опуститься до Р0, то пропозиція перевищить попит, що у Вальрасу має призвести до подальшого зниження ціни. За Маршаллом поєднання Р *, Q *представляє стійку рівновагу. При меншому, ніж Q*, пропозиції ціна попиту виявиться вищою за ціну пропозиції, але це стимулює збільшення випуску. У разі підвищення Q* ціна попиту стане нижчою за ціну пропозиції, тому вона зменшиться.

Коли криві попиту та пропозиції розташовані так, як показано на рис. 4.8, в, г,тоді за логікою Вальраса рівновагу в точці Р *, Q *стійко, оскільки за P1 > Р* виникає надлишок, а за Р0< Р* –дефицит. По логике Маршалла–это варианты неустойчивого равновесия, так как при Q < Q* цена предложения оказывается выше цены спроса, предложение будет уменьшаться, а в случае Q >Q* – навпаки.

Розбіжності між Л. Вальрасом і А. Маршаллом при описі механізму функціонування ринку викликані тим, що, на думку першого, ринкові ціни абсолютно гнучкі та миттєво реагують на будь-які зміни кон'юнктури, а на думку другого, ціни недостатньо гнучкі і при виникненні диспропорцій між попитом та пропозицією обсяги ринкових угод швидше реагують ними, ніж ціни. Інтерпретація процесу встановлення ринкового рівноваги по Вальрасу відповідає умовам досконалої конкуренції, а, по Маршаллу – недосконалої конкуренціїу короткому періоді.

  • Л. Вальрас (1834-1910) - засновник концепції загальної економічної рівноваги.

Статикою називається розділ механіки, який вивчає умови рівноваги тіл.

З другого закону Ньютона випливає, що й геометрична сума всіх зовнішніх сил, прикладених до тіла, дорівнює нулю, тіло перебуває у стані спокою чи здійснює рівномірний прямолінійний рух. У цьому випадку прийнято говорити, що сили, прикладені до тіла, врівноважуютьодин одного. При обчисленні рівнодіючоївсі сили, що діють на тіло, можна прикладати до центру мас .

Щоб тіло, що не обертається, знаходилося в рівновазі, необхідно, щоб рівнодіюча всіх сил, прикладених до тіла, дорівнювала нулю .

На рис. 1.14.1 дано приклад рівноваги твердого тілапід впливом трьох сил. Точка перетину Oліній дії сил і не збігається з точкою докладання сили тяжіння (центр мас C), але за рівноваги ці точки обов'язково перебувають у однієї вертикалі. При обчисленні рівнодіючої всі сили наводяться до однієї точки.

Якщо тіло може обертатисящодо деякої осі, то для його рівноваги недостатньо рівності нулю рівнодіючої всіх сил.

Обертальна дія сили залежить не тільки від її величини, а й від відстані між лінією дії сили та віссю обертання.

Довжина перпендикуляра, проведеного від осі обертання до лінії дії сили, називається плечем сили.

Добуток модуля сили на плече dназивається моментом сили M. Позитивними вважаються моменти сил, які прагнуть повернути тіло проти годинникової стрілки (рис. 1.14.2).

Правило моментів : тіло, що має нерухому вісь обертання, знаходиться в рівновазі, якщо сума алгебри моментів всіх прикладених до тіла сил щодо цієї осі дорівнює нулю:

У Міжнародній системі одиниць (СІ) моменти сил вимірюються в НЮтон- метрах (Н∙м) .

У загальному випадку, коли тіло може рухатися поступально і обертатися, для рівноваги необхідно виконання обох умов: рівність нулю рівнодіючої сили та рівність нулю суми всіх моментів сил.

тут скріншот гри про рівновагу

Колесо, що котиться по горизонтальній поверхні, - приклад байдужої рівноваги(Рис. 1.14.3). Якщо колесо зупинити у будь-якій точці, воно опиниться у рівноважному стані. Поряд із байдужою рівновагою в механіці розрізняють стани стійкогоі нестійкогорівноваги.

Стан рівноваги називається стійким, якщо при малих відхиленнях тіла від цього стану виникають сили або моменти сил, які прагнуть повернути тіло до рівноважного стану.

При малому відхиленні тіла зі стану нестійкої рівноваги виникають сили або моменти сил, які прагнуть видалити тіло від положення рівноваги.

Куля, що лежить на плоскій горизонтальній поверхні, перебуває у стані байдужої рівноваги. Куля, що знаходиться в верхній точцісферичного виступу - приклад нестійкої рівноваги. Зрештою, куля на дні сферичного поглиблення перебуває у стані стійкої рівноваги (рис. 1.14.4).

Для тіла, що має нерухому вісь обертання, можливі всі три види рівноваги. Байдужна рівновага виникає, коли вісь обертання проходить через центр мас. При стійкому та нестійкому рівновазі центр мас знаходиться на вертикальній прямій, що проходить через вісь обертання. При цьому якщо центр мас знаходиться нижче осі обертання, стан рівноваги виявляється стійким. Якщо ж центр мас розташований вище за осі - стан рівноваги нестійкий (рис. 1.14.5).

Особливим випадком є ​​рівновага тіла на опорі. У цьому випадку пружна сила опори прикладена не до однієї точки, а розподілена на основі тіла. Тіло знаходиться в рівновазі, якщо вертикальна лінія, проведена через центр мас тіла, проходить через площа опори, Т. е. всередині контуру, утвореного лініями, що з'єднують точки опори. Якщо ж ця лінія не перетинає площу опори, тіло перекидається. Цікавим прикладомрівноваги тіла на опорі є падаюча вежа в італійському місті Піза (рис. 1.14.6), яку за переказом використовував Галілей щодо законів вільного падіння тіл. Башта має форму циліндра заввишки 55 м-код і радіусом 7 м-коду. Вершина башти відхилена від вертикалі на 4,5 м-коду.

Вертикальна лінія, проведена через центр мас вежі, перетинає основу приблизно 2,3 м від центру. Таким чином, вежа перебуває у стані рівноваги. Рівновага порушиться і вежа впаде, коли відхилення її вершини від вертикалі досягне 14 м. Очевидно, це станеться дуже нескоро.

Сторінка 1


Нестійка рівновага характеризується тим, що система, виведена з рівноваги, не повертається до вихідного стану, а переходить в інший стійкий стан. Системи можуть бути у стані нестійкого рівноваги протягом короткого проміжку часу. Насправді зустрічаються напівстійкі (метастабільні) стану, стійкі стосовно більш віддаленого стану. Метастабільні стану можливі у випадках, коли характеристичні функції мають кілька точок екстремуму. Через деякий проміжок часу система, що знаходиться в метастабільному стані, переходить у стійкий (стабільний) стан.

Нестійка рівновага відрізняється від стійкого тим, що система, виведена зі стану рівноваги, до початкового стану не повертається, а переходить у новий стійкий стан рівноваги.

Нестійка рівновага має місце тоді, коли якесь відхилення від рівноважних цін створює сили, які прагнуть зрушити ціни дедалі далі від стану рівноваги. В аналізі попиту та пропозиції таке явище може мати місце тоді, коли обидві криві – попиту та пропозиції – мають негативний нахил і крива пропозиції перетинає криву попиту зверху. Якщо ж вона перетинає її знизу, то стійка рівновага все-таки настає. Стан рівноваги може взагалі не наступати. Використовуючи приклад із кривими попиту та пропозиції, можна показати, що можливі випадки, при яких криві не перетинаються, і, отже, не існує рівноважної ціни, оскільки немає ціни, яка б влаштувала і покупців, і продавців. І останнє - криві попиту та пропозиції можуть перетнутися більше одного разу, і тоді можуть існувати кілька рівноважних цін, причому при кожній з них матиме місце стійка рівновага.


Нестійка рівновага характеризується тим, що тіло, відхилене від вихідного становища, не повертається щодо нього і залишається у новому становищі. І, нарешті, якщо тіло залишається в новому становищі і не прагне повернутися до початкового, то рівновагу називають байдужою.

Нестійка рівновага відрізняється від стійкого тим, що система, виведена зі стану рівноваги, до початкового стану не повертається, а переходить у новий, стійкий стан рівноваги.

Нестійка рівновага відрізняється від стійкого тим, що система, виведена зі стану (рівноваги, до вихідного стану не повертається, а переходить у новий - стійкий стан рівноваги.

Нестійка рівновага, якщо тіло, будучи виведене з положення рівноваги в сусіднє найближче становище і потім надане самому собі, ще більше відхилятиметься від цього положення.

Нестійка рівновага має місце, якщо тіло, будучи виведене з положення рівноваги в найближче положення і потім надано самому собі, буде ще більше відхилятися від цього рівноваги.

Нестійка рівновага відрізняється від стійкого тим, що система, будучи виведеною зі стану рівноваги, до початкового стану не повертається, а переходить у новий і до того ж стійкий стан рівноваги. Нестійка рівновага існувати неспроможна і у термодинаміці не розглядається.

Нестійка рівновага відрізняється від стійкого тим, що система, будучи виведеною зі стану рівноваги, до початкового стану не повертається, а переходить у новий і до того ж стійкий стан рівноваги.

Нестійка рівновага практично неможлива, оскільки не можна ізолювати систему від нескінченно малих зовнішніх впливів.  

Нестійка рівновага між попитом та постачанням нафти та перспективи забезпечення плавного переходу шляхом досягнення оптимальної структури енергетичного балансу спонукають світ виявити серйозну зацікавленість у пошуку альтернативи нафти з метою стимулювати її збереження, а також у прийнятті законів у галузі економії енергії. Зрештою, висловлюються деякі міркування щодо того, як співпраця може допомогти світові уникнути виникнення катастрофічного дефіциту протягом цього перехідного періоду.

Поняття рівноваги - одне з найбільш універсальних природничих науках. Воно застосовується до будь-якої системи, будь то система планет, що рухаються стаціонарними орбітами навколо зірки, або популяція тропічних рибок в лагуні атола. Але найпростіше зрозуміти концепцію рівноважного стану системи з прикладу механічних систем. У механіці вважається, що система знаходиться в рівновазі, якщо всі сили, що діють на неї, повністю врівноважені між собою, тобто гасять один одного. Якщо ви читаєте цю книгу, наприклад, сидячи в кріслі, то ви якраз і перебуваєте в стані рівноваги, оскільки сила земного тяжіння, що тягне вас донизу, повністю компенсована силою тиску крісла на ваше тіло, що діє знизу вгору. Ви не провалюєтеся і не злітаєте саме тому, що у стані рівноваги.

Розрізняють три типи рівноваги, що відповідають трьом фізичним ситуаціям.

Стійка рівновага

Саме його більшість людей зазвичай і розуміють під рівновагою. Уявіть кулю на дні сферичної чаші. У стані спокою він знаходиться строго в центрі чаші, де дія сили гравітаційного тяжіння Землі врівноважена силою реакції опори, спрямованої строго вгору, і куля спочиває там подібно до того, як ви спочиваєте у своєму кріслі. Якщо змістити кулю в бік від центру, відкотивши її вбік і вгору в напрямку краю чаші, то, варто його відпустити, як він відразу спрямує назад до найглибшої точки в центрі чаші - у напрямку положення стійкої рівноваги.

Ви, сидячи в кріслі, перебуваєте у стані спокою завдяки тому, що система, що складається з вашого тіла та крісла, перебуває у стані стійкої рівноваги. Тому при зміні якихось параметрів цієї системи – наприклад, при збільшенні вашої ваги, якщо, припустимо, вам на коліна сів дитина, – крісло, будучи матеріальним об'єктом, змінить свою конфігурацію таким чином, що сила реакції опори зросте, – і ви залишитеся у положенні стійкої рівноваги (найбільше, що може статися, - подушка під вами пройметься трохи глибше).

У природі є безліч прикладів сталої рівноваги у різних системах (і не тільки механічних). Розглянемо, наприклад, відносини хижак-жертва в екосистемі. Співвідношення чисельностей замкнутих популяцій хижаків та його жертв досить швидко входить у рівноважний стан - стільки зайців у лісі рік у рік стабільно посідає стільки лисиць, умовно кажучи. Якщо з якихось причин чисельність популяції жертв різко змінюється (через сплеск народжуваності зайців, наприклад), екологічна рівновага буде дуже скоро відновлено за рахунок швидкого приросту поголів'я хижаків, які почнуть винищувати зайців прискореними темпами, доки не приведуть поголів'я зайців до норми не почнуть самі вимирати від голоду, наводячи в норму і власне поголів'я, внаслідок чого чисельності популяцій і зайців, і лисиця прийдуть до норми, яка спостерігалася до сплеску народжуваності у зайців. Тобто у стійкій екосистемі також діють внутрішні сили(хоч і не у фізичному розумінні цього слова), які прагнуть повернути систему у стан стійкої рівноваги у разі відхилення системи від нього.

Аналогічні ефекти можна спостерігати й у економічних системах. Різке падіння ціни товару призводить до сплеску попиту з боку мисливців за дешевизною, подальшого скорочення товарних запасів і, як наслідок, зростання ціни та падіння попиту на товар - і так доти, доки система не повернеться в стан сталої цінової рівноваги попиту та пропозиції. (Звичайно, в реальних системах і в екологічних, і в економічних можуть діяти зовнішні фактори, що відхиляють систему від рівноважного стану - наприклад, сезонний відстріл лисиць та/або зайців або державне цінове регулювання та/або квотування споживання. Таке втручання призводить до усунення рівноваги, аналогом якого в механіці буде, наприклад, деформація або нахил чаші.

Нестійка рівновага

Не всяка рівновага, однак, є стійкою. Уявіть собі кулю, що балансує на лезі ножа. Спрямована строго вниз сила земного тяжіння у разі, очевидно, також повністю врівноважена спрямованої вгору силою реакції опори. Але варто відхилити центр кулі убік від точки спокою, що припадає на лінію леза хоч на частку міліметра (а для цього досить мізерного силового впливу), як рівновага буде миттєво порушена і сила земного тяжіння почне захоплювати кулю далі від неї.

Прикладом нестійкої природної рівноваги є тепловий баланс Землі при зміні періодів глобального потепління новими льодовиковими періодами і навпаки ( див.Цикли Міланковіча). Середньорічна температура поверхні нашої планети визначається енергетичним балансом між сумарним сонячним випромінюванням, що досягає поверхні, та сумарним тепловим випромінюванням Землі в космічний простір. Нестійким цей тепловий баланс стає так. Якоїсь зими випадає більше снігу, ніж зазвичай. На наступне літо тепла не вистачає, щоб розтопити надлишки снігу, і літо виявляється також холодніше звичайного внаслідок того, що через надлишок снігу поверхня Землі відбиває назад у космос більшу частку сонячних променів, ніж раніше. Через це наступна зима виявляється ще більш сніжною і холодною, ніж попередня, а наступним за нею влітку на поверхні залишається ще більше снігу та льоду, що відображає сонячну енергію в космос... Неважко побачити, що чим більше така глобальна кліматична система відхиляється від вихідної точки теплової рівноваги, тим швидше наростають процеси, що відводять клімат ще далі від неї. Зрештою, на поверхні Землі в приполярних областях довгі рокиглобального похолодання утворюються багатокілометрові напластування льодовиків, які невблаганно просуваються у бік дедалі нижчих широт, приносячи із собою на планету черговий льодовиковий період. Тож важко собі уявити хиткішу рівновагу, ніж глобально-кліматичну.

Особливої ​​згадки заслуговує різновид нестійкої рівноваги, що називається метастабільним,або квазістійкою рівновагою.Уявіть собі кулю у вузькій і неглибокій канавці – наприклад, на поверненому вістрям догори леза фігурного ковзана. Незначне – на міліметр-другий – відхилення від точки рівноваги призведе до виникнення сил, які повернуть кулю у рівноважний стан у центрі канавки. Проте вже трохи більшої сили вистачить для того, щоб вивести кулю за межі зони метастабільної рівноваги, і вона впаде з леза ковзана. Метастабільні системи, як правило, мають властивість перебувати якийсь час у стані рівноваги, після чого «зриваються» з нього в результаті будь-якої флуктуації зовнішніх впливів і «звалюються» в незворотний процесхарактерний для нестабільних систем.

Типовий прикладквазістійкої рівноваги спостерігається в атомах робочої речовини деяких типів лазерних установок. Електрони в атомах робочого тіла лазера займають метастабільні атомні орбіти і залишаються на них до прольоту першого ж світлового кванта, який «збиває» їх з метастабільної орбіти на нижчу стабільну, випускаючи при цьому новий квант світла, когерентний пролітає, який, у свою чергу, збиває з метастабільної орбіти електрон наступного атома і т. д. У результаті запускається лавиноподібна реакція випромінювання когерентних фотонів, що утворюють лазерний проміньяка, власне, і лежить в основі дії будь-якого лазера.

Loading...Loading...